СПОСОБ И СИСТЕМА ПООЧЕРЕДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ О РЕЖИМЕ КОДЕКА

Предпосылки изобретения

Настоящее изобретение относится к управлению режимами в области систем связи и, более конкретно, к управлению передачей информации, связанной с запросом и идентификацией режимов кодирования в цифровых системах связи, поддерживающих множество схем передачи речевых сигналов и схем прямого исправления ошибок.

Рост коммерческих систем связи, и, в частности, взрывной рост сотовых радиотелефонных систем, вынудил разработчиков систем искать пути повышения пропускной способности систем без снижения качества связи ниже порогов, допустимых для пользователя. Одним из методов, направленных на достижение этого результата, является переход от систем с аналоговой модуляцией несущей для передачи данных к системам с цифровой модуляцией несущей для передачи данных.

В беспроводных цифровых системах связи стандартизованные интерфейсы радиосвязи определяют большинство параметров системы, включая тип(ы) кодирования речи, формат пакета, протокол связи и пр. Например, Европейский институт телекоммуникационных стандартов (ETSI) выпустил стандарт GSM (Глобальная система мобильной связи), в котором используется множественный доступ с временным разделением каналов (МДВР) для передачи управляющей информации, речи и данных по физическим радиоканалам или линиям с использованием схем гауссовской манипуляции с минимальным частотным сдвигом (GMSK) со скоростью передачи символов 271 килосимволов в секунду. В Соединенных Штатах Ассоциация телекоммуникационной промышленности (ТIА) опубликовала несколько промежуточных стандартов, таких как IS-54 и IS-136, которые определяют различные версии цифровой усовершенствованной системы мобильной телефонной связи (D-AMPS), системы МДВР, в которой для связи по радиоканалам используется дифференциальная квадратурная фазовая манипуляция (ДКФМ).

Системы МДВР делят имеющуюся частоту на один или несколько радиоканалов. Эти радиоканалы в свою очередь делятся на несколько физических каналов, соответствующих выделенным временным интервалам в кадрах МДВР. Из одного или нескольких физических каналов формируют логические каналы, где определяется модуляция и кодирование. В таких системах мобильные станции осуществляют связь с множеством разбросанных базовых станций, передавая и принимая пакеты цифровой информации по радиочастотным каналам обратной и прямой линий связи.

Растущее количество мобильных станций, используемых в настоящее время, вызвало потребность в большем количестве речевых каналов и каналов данных в сотовых системах связи. В результате, базовые станции стали располагаться ближе друг к другу, что повлекло рост взаимных помех между мобильными станциями, работающими на одной частоте в соседних или рядом расположенных сотовых ячейках. В некоторых системах теперь используется множественный доступ с кодовым разделением каналов (МДКР), где применяется определенный вид модуляции с расширенным спектром, при которой сигналы намеренно передаются одновременно и на одной частоте. Хотя цифровые методы позволяют получить большее число полезных каналов в данном спектре частот, все еще сохраняется необходимость поддерживать уровень помех на приемлемом уровне или, более конкретно, контролировать и управлять отношением уровня сигнала несущей к помехе (т.е. отношением С/I).

Другим фактором, все более важным при предоставлении различных услуг связи, является желаемая или требуемая пользователю скорость передачи битов для передачи данных по конкретному соединению. Например, для услуг передачи речи и данных пользовательская скорость передачи битов соответствует качеству речевого сигнала или пропускной способности для данных, причем, чем выше пользовательская скорость передачи битов, тем выше качество речевого сигнала или тем выше пропускная способность для данных. Общая пользовательская скорость передачи битов определяется выбранной комбинацией способов кодирования речи, кодирования каналов, модуляции и распределения ресурсов, например, в системах МДВР, этот последний способ может относиться к количеству выделяемых временных интервалов на соединение, а для системы МДКР этот последний параметр может относиться к количеству выделяемых кодов на соединение.

Для сжатия входной информации в формат, использующий приемлемую полосу, но из которого можно воспроизвести распознаваемый выходной сигнал, применяются методы кодирования речи (или, в более общем случае, “кодирования источникам, включая методы, связанные со сжатием данных). Существует множество типов алгоритмов кодирования речи, например, линейное предсказание и усеченное возбуждение (RELP), возбуждение регулярным импульсом (RPE), и пр., детали которых не относятся к сути настоящего изобретения. Более существенным в этом контексте является тот факт, что различные речевые кодеры имеют различную выходную скорость передачи битов и, как и следовало ожидать, речевые кодеры с более высокой выходной скоростью передачи битов имеют более высокий пользовательский спрос благодаря более высокому качеству речевого сигнала, чем имеющие меньшую скорость передачи битов. В качестве примера учтем, что в более традиционных проводных телефонных системах используется кодово-импульсная модуляция для кодирования речи при скорости передачи 64 килобит в секунду, а в системах GSM используется схема кодирования речи RPE, работающая со скоростью 13 килобит в секунду.

Помимо кодирования речи, в цифровых системах связи также применяются различные методы обработки ошибочно принятой информации. В основном к таким методам относятся те, которые обеспечивают исправление в приемнике ошибочно принятой информации, т.е. способы прямого исправления ошибок и те, которые обеспечивают повторную передачу ошибочно принятой информации в приемник, например методы автоматического запроса повторной передачи. К методам прямого исправления ошибок относятся, например, сверточное, или блочное кодирование (совместно ниже именуемое “канальное кодирование”) данных до модуляции. При канальном кодировании определенное количество битов данных представлено определенным количеством битов кода. Так, например, сверточные коды обычно именуют по их коэффициентам кодирования, например 1/2 и 1/3, при этом меньшие коэффициенты обеспечивают более высокую защиту от ошибок, но меньшую пользовательские скорость передачи битов для заданной скорости передачи битов канала.

Обычно каждый из методов, влияющий на пользовательскую скорость передачи битов, фиксировался для каждой данной системы радиосвязи или, по меньшей мере, для времени соединения, установленного системой радиосвязи. То есть каждая система устанавливала соединения, которые работали с одним типом кодирования речи, одним типом канального кодирования, одним типом модуляции и с одним распределением ресурсов. В дальнейшем, однако, популярным способом оптимизации характеристик систем стала динамическая адаптация этих методов с учетом различных параметров, которые могут быстро изменяться во времени, например, характеристики распространения радиоволн радиоканалов, нагрузка системы, требования к пользовательской скорости передачи битов и пр.

Например, использовалось динамическое распределение способов модуляции для выборочного использования преимуществ индивидуальных схем модуляции и для повышения пользовательской скорости передачи битов и/или повышения устойчивости к воздействию шумов и помех. Пример системы связи, в которой применяются различные схемы модуляции, приведен в патенте США № 5577087. В нем описывается способ переключения между схемами модуляции 16-уровневой квадратурной амплитудной модуляцией и квадратурной фазовой модуляцией. Решение о переключении между типами модуляции принимается на основании измерений качества, однако в этой системе применяется постоянная пользовательская скорость передачи битов, что означает, что изменение схемы модуляции требует и изменения скорости передачи битов, например, количества временных интервалов, используемых для поддержки канала передачи.

Предполагается, можно выборочно применять много различных комбинаций таких методов обработки, как между различными соединениями, поддерживаемыми системой радиосвязи, так и на время конкретного соединения. Однако в таком случае возникнет необходимость в определенном "средстве взаимодействия" между принимающим и передающим устройствами для информирования принимающего устройства о применяемом режиме передачи и/или для того, чтобы принимающее устройство могло послать запрос на передающее устройство на определенный режим передачи. Например, имеется две общие категории методов информирования принимающего устройства о способах обработки, связанных с радиосигналом: (1) явное информирование, т.е. поле сообщения передаваемой информации имеет значение режима, указывающее на тип(ы) обработки, и (2) неявное информирование, которое иногда называют “слепое” декодирование, когда приемник определяет тип обработки, выполняемой передатчиком, анализируя принятый сигнал. Этот последний метод применяется в системах МДКР, работающих в стандарте TIA/EIA IS-95. Явное информирование иногда считается предпочтительным, поскольку оно сокращает задержки обработки в приемнике, однако это достигается за счет того, что передатчик должен включить дополнительные служебные биты в пользовательские данные.

Особый интерес для настоящего изобретения представляют указатели режима, которые отражают текущую применяемую передатчиком комбинацию речевого/канального кодирования, и запросы режима, которые отражают запрос приемника на применение конкретного режима речевого/канального кодирования. Например, если условия в канале являются хорошими, приемник может запросить по обратной линии связи о режиме речевого/канального кодирования, который обеспечивает высокую скорость передачи битов для кодирования источника и относительно низкую степень защиты от ошибок. Когда передатчик передает информацию, используя запрошенный режим, он также включает указатель соответствующего режима в передаваемые данные прямой линии связи.

Альтернативно, когда условия в канале являются плохими, приемник может запросить режим кодирования, который дает низкую скорость передачи битов для кодирования источника в сочетании с относительно высокой степенью защиты от ошибок. Тогда передатчик обеспечит в обратной линии связи соответствующий указатель этого другого режима. Системы могут быстро переключаться между этими различными режимами кодирования в соответствии с изменяющимися условиями канала, поэтому запросы режима и/или указатели режима должны передаваться относительно часто.

Таким образом, между приемным и передающим устройствами идет обмен указателями режима и запросами режима, обеспечивающими работу кодека в различных режимах кодирования. В типовом случае указатели/запросы режима могут включать всего несколько битов, например два, которые передаются наряду с полями данных. Таким образом, очевидно, что для приемника/передатчика особенно важно иметь возможность точно и быстро декодировать указатели/запросы режима, поскольку, в противном случае, весь кадр данных окажется невосстановленным приемником или может применяться неоптимальный режим передачи. Такое стремление к точному и быстрому приему указателей/запросов режима может привести разработчиков к обеспечению мощной защиты этих указателей/запросов режима с помощью интенсивного канального кодирования.

Однако использование интенсивного канального кодирования влечет за собой более высокую избыточность, что приводит к необходимости передавать большее число битов для полей указателя режима и/или запроса. То есть, как объяснялось выше, нежелательные служебные биты необходимо сводить к минимуму, а не увеличивать. Поэтому имеется потребность в создании способов и систем для увеличения вероятности того, что указатели и запросы режима, такие как указатель и запрос режима кодирования, будут декодироваться надлежащим образом с одновременной минимизацией количества служебных битов, передаваемых вместе с полезной информацией и сокращением задержек, связанных с обработкой информации.

Сущность изобретения

Эти и другие недостатки и ограничения известных способов и систем передачи информации устраняются настоящим изобретением, согласно которому скорость передачи информации о режиме сокращается для уменьшения используемой полосы и/или более интенсивного канального кодирования информации о режиме.

Информация о режиме может содержать, например, указатель режима, который информирует принимающее устройство о комбинации способов речевого/канального кодирования, применяемой в данный момент для кодирования полезной информации, запрос режима, который информирует передающее устройство о конкретном режиме кодека, который требуется в данный момент принимающему устройству для передаваемых в дальнейшем блоков или кадров информации и/или информации об измерениях канала, который действует как неявный запрос конкретного режима кодека передающего устройства. Согласно возможным вариантам осуществления настоящего изобретения, скорость информации об изменении режима задается меньшей, чем каждый кадр. Например, указатели и запросы режима могут передаваться не чаще, чем через каждые два кадра. В этих обстоятельствах передача указателей и запросов режима также может чередоваться, чтобы сократить емкость передачи, занимаемую этими указателями, и минимизировать задержки на обработку, связанную со сменой режимов.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, когда каналы становятся неактивными, например, когда говорящий абонент делает паузу, передача информации о режиме может быть в еще большей степени сокращена или соответственно отрегулирована.

Краткое описание чертежей

Эти и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются в приводимом ниже подробном описании изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, где:

Фиг.1 - блок-схема иллюстративной системы связи стандарта GSM, в которой используется настоящее изобретение;

Фиг.2(а) иллюстрирует режим кодека в известных системах стандарта GSM;

Фиг.2(b) иллюстрирует известную совокупность битов в кадре речевой информации для кодирования с неравномерной защитой от ошибок;

Фиг.3(а) - блок-схема, иллюстрирующая множество режимов кодека, из которых отдельные режимы можно выбрать для обработки передаваемых данных, и соответствующий указатель режима согласно возможному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3(b) - блок-схема, показывающая другой возможный способ формирования множества режимов кодека;

Фиг.4 - блок-схема приемника, включающего в себя процессор вероятности режима и модель информации о режиме;

Фиг.5 - блок-схема приемопередатчика, соответствующего настоящему изобретению,

Фиг.6. - иллюстрация чередующейся передачи указателей режима и запросов режима согласно возможному варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Ниже приводится описание иллюстративных вариантов воплощения настоящего изобретения для системы МДВР. Однако специалистам в данной области ясно, что такой метод доступа использован только для иллюстрации и настоящее изобретение легко применимо к любым методам доступа, включая множественный доступ с частотным разделением каналов (МДЧР), множественный доступ с временным разделением каналов (МДВР), множественный доступ с кодовым разделением каналов (МДКР), и их гибриды.

Кроме того, работа систем связи стандарта GSM описана в документах Европейского института телекоммуникационных стандартов ETS 300573, ETS 300574, ETS 300578, которые включаются в настоящее описание путем отсылки. Таким образом, здесь описывается работа системы GSM только в той степени, которая необходима для понимания настоящего изобретения. Хотя настоящее изобретение описано в применении к приведенным для примера вариантам осуществления в системе GSM, специалистам в данной области понятно, что настоящее изобретение может использоваться в широком спектре цифровых систем связи, например базирующихся на стандартах PDC или D-AMPS или их производных.

На фиг.1 показана система 10 связи, выполненная согласно возможному варианту осуществления настоящего изобретения.

Система 10 построена как иерархическая сеть с различными уровнями управления вызовами. Используя набор частот обратной и прямой линий связи, мобильные станции 12, работающие в системе 10, участвуют в вызовах, используя временные интервалы, выделенные для них на этих частотах. На верхнем иерархическом уровне группа центров коммутации и мобильных станций (ЦКМ) центров 14 отвечает за маршрутизацию вызовов от источника вызова до адресата. В частности, эти устройства отвечают за установление, управление и завершение соединений. Один из таких ЦКМ, известный как шлюзовый ЦКМ, отвечает за связь с коммутируемой телефонной сетью общего пользования 18 или с другими общедоступными или частными сетями.

На нижнем иерархическом уровне каждый из ЦКМ 14 соединен с группой контроллеров базовых станций (КБС) 16. Согласно стандарту GSM, КБС 16 осуществляют связь с ЦКМ 14 через стандартный интерфейс, известный как А-интерфейс, который основан на Системе сигнализации №7 СС1ТТ для мобильных применений.

На еще более низком иерархическом уровне каждый из КБС 16 управляет группой базовых приемопередающих станций (БППС) 20. Каждая из БППС содержит несколько приемопередатчиков (не показаны), использующих радиочастотные каналы обратной и прямой линий связи для обслуживания определенной географической зоны, такой как одна или несколько сотовых ячеек 21 связи. БППС 20 в первую очередь предоставляет радиоканалы для приема и передачи пакетов данных от мобильных станций 12 и к ним внутри выделенной им сотовой ячейки. В возможном варианте осуществления несколько БППС 20 объединены в базовую радиостанцию (БРС) 22. БРС 22 может быть, например, конфигурирована в соответствии с семейством изделий RBS-2000, которые выпускаются концерном Telefonaktiebolaget L M Ericsson, являющимся правообладателем по настоящей заявке. Более подробные сведения о реализации мобильной станции 12 и БРС 22 приведены в заявке на патент США № 08/921319 на “Способ адаптации каналов, использующих схемы модуляции с различными скоростями передачи символов”, автор Магнус Фродиг и др., поданной 29 августа 1997 года, описание которой включено в настоящее описание путем отсылки.

Согласно возможным вариантам осуществления настоящего изобретения, информацию, передаваемую между БППС 20 и мобильной станцией 12, можно обрабатывать, используя разные режимы кодека. Термин “режимы кодека”, используемый в настоящем описании, относится к комбинации кодирования источника (например, речевое кодирование) и канального кодирования, хотя настоящее изобретение также применимо к приему и передаче других типов информации о режиме и, в еще более общем смысле, к приему и передаче другой информации по интерфейсу радиосвязи. Чтобы более полно понять приведенные для примера режимы, для которых указатели, запросы и информация, связанная с ними, может быть защищена, передана и декодирована, рассмотрим режим кодека GSM, показанного на фиг.2(а) и 2(b).

На фиг.2(а) показан участок цепи обработки передаваемого сигнала, расположенный после АЦП (не показан), который оцифровывает входной аудиосигнал. Блок из 160 выборок подается на речевой кодер 30 формата RPE, который работает в соответствии с известными спецификациями GSM (например, GSM 06.53), для выработки двух категорий выходных битов - 182 бита класса 1 и 78 битов класса 2, получая общую битовую скорость на выходе, равную 13 килобит в секунду. Как показано на фиг.2(b), биты класса 1 далее делятся на биты класса 1а и биты класса 1b, при этом биты обоих этих подклассов подаются на вход канального кодера 32, который осуществляет сверточное кодирование с коэффициентом 1/2. В результате на выход канального кодера 32 выдаются 378 битов включая 3 бита проверки четности, связанные с битами класса 1а, и 4 концевых бита, связанных с битами класса 1b. Этот составной процесс можно рассматривать в качестве примера одного режима кодека.

По мнению заявителя, в будущих системах будет обеспечиваться множество различных режимов кодека. Например, как концептуально показано на фиг.3(а), в системе могут применяться два разных речевых кодера и два разных канальных кодера, которые могут использоваться в различных комбинациях для кодирования битов до передачи. Первый речевой кодер 40 может обрабатывать цифровые выборки и обеспечивать выходную скорость передачи битов Х кбит/с, а второй речевой кодер 42 может обрабатывать входные цифровые выборки для получения выходной скорости передачи битов Y кбит/с, где X>Y. Точно также, два разных канальных кодера 44 и 46 (в данном примере - сверточные кодеры, хотя альтернативно один или оба из них могут быть блочными кодерами) обеспечивают разные степени защиты от ошибок посредством их различных соотношений - 1/А и 1/В соответственно, где А>В. Таким образом, видно, что используя процессор 48 управления режимом в сочетании с мультиплексорами 50 и 52 для выбора цепи, т.е. комбинации речевого кодера и канального кодера для данного примера, для обработки конкретного блока или кадра данных полезной нагрузки, можно получить четыре различных режима кодека.

Конечно, имеется много других способов создания множества режимов кодека в передатчике. Рассмотрим пример, показанный на фиг.3(b), где имеется множество кодеров источника (напр., речевых кодеров) 60, 62, 64 и 66 в выбираемых цепях обработки передаваемого сигнала. Каждый кодер имеет собственную выходную скорость передачи битов (X>Y>Z>A кбит/с) и связан с отличающимся одним из канальных кодеров 68, 70, 72 и 74. Для обеспечения одинаковой выходной скорости передачи данных, равной F кбит/с в различных выбираемых цепях (что может быть желательно для подобного распределения ресурсов/соединения), канальные кодеры могут быть спроектированы так, чтобы степень избыточности, добавляемой к исходному кодированному потоку данных, была выше для кодера источника с меньшей скоростью передачи битов и ниже для кодера источника с большей скоростью передачи битов. Как и в приведенном выше примере, конкретный режим кодека, выбранный для любого данного блока или кадра данных, управляется, например, процессором 76 управления режимом и мультиплексором 78.

Независимо от применяемого на передающей стороне способа обеспечения различных режимов кодека, для того, чтобы иметь возможность правильно декодировать принятые данные, приемник должен “знать”, какой режим кодека использовался передатчиком для обработки любого данного блока или кадра принятых данных. Согласно возможным вариантам осуществления настоящего изобретения, это может достигаться путем передачи от передающего устройства к принимающему устройству указателя режима вместе с блоком или кадром данных, к которому он относится, либо такой указатель режима может передаваться заранее. В примере по фиг.3(а) и 3(b) двухбитное поле указателя режима будет достаточным для информирования приемника о комбинации речевого кодера и канального кодера, примененных для обработки данных перед передачей. Дополнительно, приемник может передавать запрос на конкретный режим кодека по обратной линии радиосвязи или же приемник может передавать данные измерений качества сигнала, связанных с каналом прямой линии связи (т.е. от БППС к мобильной станции) на передающее устройство, и эти данные затем используются передающим устройством для идентификации соответствующего режима кодека. В любом из этих трех случаев происходит обмен информацией определенного типа о режиме между передающим и принимающим устройствами (это относится к каждому из трех приведенных примеров, а также к другим типам информации о режиме).

В любом случае, поскольку информация о режиме передается по интерфейсу радиосвязи между БППС 20 и мобильной станцией 12, она также должна защищаться от канальных ошибок, как и данные. Однако интенсивное канальное кодирование, например, с большой степенью избыточности, нежелательно, поскольку это увеличивает объем передаваемой служебной (т.е. не относящейся к полезной) информации и сокращает эффективную пользовательскую скорость передачи битов. Желательно также сохранять низкие задержки кодирования так, чтобы режимы кодека могли быстро изменяться, учитывая быстро меняющиеся условия в канале передачи.

Согласно вышеупомянутой родственной заявке на патент, эти цели могут достигаться путем кодирования информации о режиме относительно слабым (т.е. с небольшой степенью избыточности) канальным кодом. На фиг.3(а) это показано канальным кодером 54, в котором используется сверточный код с коэффициентом 1/С. На фиг.3(b) это показано блочным кодером 67, в котором используется блочное кодирование (8,2). Однако настоящее изобретение решает вопрос потребления ресурсов, связанный с передачей информации о режиме, путем сокращения частоты изменения информации об определенном режиме, как описано ниже.

На стороне принимающего устройства, как показано на блок-схеме на фиг.4, антенна 100, например, принимающего устройства принимает радиосигналы определенного радиоканала. Эти сигналы (например, данные/речевые сообщения), передаваемые по этому каналу, могут подвергаться сильным искажениям, например, из-за затухания, так, что пакеты МДВР дают сильно искаженный речевой кадр.

Демодуляция происходит в радиоприемнике 102 на данной радиочастоте (в системах GSM - 865-935 МГц) известным способом так, чтобы получить узкополосный модулированный сигнал. Уровень (уровни) мощности радиосигналов, поступающих в радиоприемник 102, могут измеряться и обозначаются на фиг.4 позицией s_m. Узкополосный модулированный сигнал демодулируется на демодуляторе 104 в диапазоне промежуточных частот, при этом этот демодулятор также содержит корректор для компенсации или коррекции известным способом эффектов многолучевого распространения, действующих на входной сигнал при передаче. Например, для этой цели может использоваться хорошо известный корректор Витерби.

Корректор Витерби в демодуляторе 104 выдает так называемую “мягкую” (программируемую) информацию, связанную с вероятностью оценки любого данного символа и обозначенную на фиг.4 позицией s_j. Обращенный перемежитель 106 включен после демодулятора/корректора 104 и известным способом восстанавливает разделенные по времени пакеты для приемника.

Приемник также содержит декодер 107 указателей режима, задачей которого является определение режима кодека на основе полученной информации о режиме. Выходной сигнал декодера указания режима подается на канальный декодер 109 и речевой декодер 112. Этот сигнал содержит указание на способы, использованные передатчиком для обработки полученного блока или кадра данных перед его передачей. Иллюстративные способы для реализации декодера 107 указания режима приведены в вышеуказанной и включенной путем отсылки заявке и соответственно не описываются здесь более подробно.

В более общем виде приемопередатчик (либо в удаленном устройстве, либо на стороне сети) согласно настоящему изобретению содержит функциональные средства для передачи информации указателя режима передачи, информации запроса режима передачи, информации указателя режима приема и информации запроса режима приема, как показано на блок-схеме на фиг.5. Здесь передаваемые данные, принятые приемопередатчиком 116 по первому каналу, делятся на составляющие поля и подаются мультиплексором 120 на соответствующий блок или алгоритм декодирования. Для упрощения при описании настоящего изобретения фиг.5 относится только к информации о режиме и информации полезной нагрузки, хотя специалистам в данной области техники должно быть ясно, что приемопередатчик может принимать и информацию других типов.

Если полученный кадр содержит информацию указателя режима, то эта информация подается на декодер 122 указания режима, который определяет режим кодека, примененный для кодирования принятых данных полезной нагрузки. Декодированная информация указателя режима подается на многорежимный декодер 124, чтобы можно было вывести правильно декодированную информацию полезной нагрузки, например, речь. Если, с другой стороны, принятый кадр содержит информацию запроса режима, то эта информация подается на декодер 126 запроса режима. Декодер запроса режима определяет запрошенный другим приемопередатчиком (не показан) режим кодека, и эта информация подается в передающую часть приемопередатчика.

На передающей стороне запрос подается в блок 128 управления режимом, который выбирает соответствующий режим кодека, применяемый для обработки входной информации полезной нагрузки, например, речи. Эта информация о режиме передается на многорежимный кодер 130, который, например, осуществляет речевое кодирование и кодирование коррекции ошибок входных речевых кадров. Информация о режиме также подается на селектор 132 режима, который формирует указатель режима, передаваемый другим приемопередатчикам (не показаны) по второму (обратному) каналу и который указывает на режим, примененный многорежимным кодером 130. Кроме того, передающая часть приемопередатчика 116 содержит блок 134, осуществляющий измерения или функцию запроса режима кодека, который, например, на базе измеренного качества первого канала выдает запрос режима или информацию об измерениях, которые передаются по второму каналу. Запрос режима, информация полезной нагрузки и указатель режима подаются на мультиплексор 136 для селективной передачи с использованием хорошо известных способов, например, модуляции, преобразования с повышением частоты и пр.

Согласно возможным вариантам осуществления настоящего изобретения противоречие между защитой информации о режиме от ошибок передачи и обеспечения низких задержек с одной стороны, и уменьшения полосы, занимаемой передачей информации о режиме с другой стороны, разрешается путем сокращения допустимой частоты изменений, связанной с информацией о режиме и чередованием передачи указателей режима с передачей запросов режима (или информации об измерениях). Это может достигаться несколькими различными путями, согласно возможным вариантам осуществления настоящего изобретения.

Например, смену режимов кодека в передающем устройстве можно ограничить так, чтобы она происходила только после каждого n-го кадра. В результате такого ограничения указания режима кодека будут меняться с уменьшенной частотой один раз на n кадров, где, например, n может равняться 2 или его кратным. Точно также, запросы режима кодека, формируемые приемником, могут опрашиваться с коэффициентом прореживания n, и в результате запросы режима кодека могут меняться с максимальной частотой, определяемой как один раз на n кадров. Эти ограничения на возможность изменения указаний и запросов режима могут в свою очередь использоваться и для чередования передачи указаний режима и запросов режима, в результате чего общая полоса, занимаемая передачей информации о режиме, может уменьшиться в соответствии с коэффициентом 1/n.

Рассмотрим пример, показанный на фиг.6, относящийся к связи между мобильной станцией 150 стандарта GSM и базовой станцией 152. Мобильная станция 150 передает информацию в базовую станцию 152 по обратной линии связи и принимает информацию от базовой станции по прямой линии связи. Для рассматриваемого примера характеристика чередования передачи информации о режиме, принимаемой, например, приемопередатчиком 116, согласно настоящему изобретению показана для прямой линии связи. Здесь показана информация, содержащаяся в нескольких последовательных кадрах (после обращенного перемежения, чтобы упростить пример). В частности, в кадре n мобильная станция 150 принимает запрос режима (ЗР) от базовой станции 152 с указанием режима кодека, в котором мобильная станция должна осуществлять передачу к базовой станции по обратной линии связи. Поскольку в кадре n не передается информация о режиме, мобильная станция продолжает декодировать информацию, используя режим кодека, заданный в кадре n-1 (не показан). Аналогично, поскольку в кадре n+1 информация о запросе режима не передается, запрос режима кадра n остается действительным и для кадра n+1.

В кадре n+1, однако, базовая станция 152 вместо запроса режима передает указатель режима (УР). Таким образом, мобильная станция использует эту информацию о режиме для переключения режимов кодека (если задается новый режим кодека) для декодирования информации полезной нагрузки, находящейся в этом (и/или последующем) кадре. Затем, в кадре n+2 в этом канале вновь появляется запрос режима, который декодируется мобильной станцией 150 и используется на ее передающей стороне, как описано выше со ссылками на фиг.5. Как показано на фиг.6, каждый кадр может также содержать другую служебную информацию, включая, например, информацию о синхронизации. Специалистам в данной области очевидно, что хотя в настоящем описании это явно не упоминается, мобильная станция 150 может таким же образом чередовать передачу запросов режима и указателей режима на базовую станцию по обратной линии связи. Более того, хотя на фиг.6 явно не показано, следует отметить, что информация о режиме УР и ЗР может занимать одни и те же положения битов в каждом кадре.

В еще более конкретном, но чисто иллюстративном примере информация о режиме в предыдущем примере может состоять из восьми старших битов (полная частота, четыре старших бита - половинная частота), причем коэффициент прореживания n равен двум. Запросы режима передаются в четных кадрах, а указатели режима - в нечетных. После диагонального перемежения старшие биты, принадлежащие каждому кодовому слову, индивидуально распределяются по отдельным пакетам, обеспечивая тем самым оптимальный выигрыш за счет перемежения для каналов со скачкообразной перестройкой частоты.

При передаче указаний режима и запросов режима, например, в каждом втором кадре, общая полоса для передачи таких полей служебных данных сокращается на коэффициент 2, независимо от величины избыточности, добавленной за счет кодирования с исправлением ошибок. Конкретный способ выбора схемы чередования может, конечно, меняться. Например, последовательные запросы режима кодека могут передаваться в кадрах (1... n/2)+k·n, где k - целое число. Тогда указания режима кодека будут передаваться в кадрах (n/2+1...n)+k·n. Альтернативно, запросы режима кодека могут посылаться только в нечетных кадрах, а указания режима - в четных, хотя такое решение может увеличить задержки передачи.

Поскольку в этих приведенных для примера вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается чередование передачи указаний режима и запросов режима, важно обеспечить некоторую форму синхронизации передачи/декодирования информации о режиме, чтобы принимающее устройство “знало”, когда оно принимает указание режима, а когда - запрос режима. В противном случае может произойти ошибочное декодирование информации о режиме. Одним из способов обеспечения синхронизации для информации о режиме является совмещение передачи информации о режиме со структурой временных кадров системы радиосвязи. Например, в системе стандарта GSM информацию о режиме можно выровнять относительно медленного ассоциированного канала управления (SACCH) таким образом, чтобы, например, указания режима посылались в четных кадрах относительно SACCH, а запросы режима - в нечетных кадрах. Альтернативно, когда оба канала активны, ясно, что первая передача всегда будет содержать, как будет условлено, запрос режима или указание режима.

Согласно другим аспектам настоящего изобретения, в сочетании с передачей информации о режиме в некоторых системах радиосвязи может быть предусмотрено применение прерывистой передачи или передач, управляемых речевым сигналом. Оба эти режима представляют собой механизмы для передачи кадров информации только во время наличия речевого сигнала, тогда как при отсутствии речи передатчик отключается для сокращения потребления энергии и снижения помех. В системах двусторонней радиосвязи, применяющих механизм прерывистой передачи, могут возникнуть ситуации, когда оба канала активны (например, когда меняется активный абонент во время разговора), один канал активен, а второй - неактивен или когда оба канала неактивны. Передатчики, имеющие неактивные каналы, тем не менее передают некоторую информацию, обычно именуемую как кадры “дескриптора молчания” или информация комфортного шума, которая позволяет приемнику генерировать на выходе соответствующий фоновый шум, чтобы слушающий не слышал щелчков и тресков, возникающих при полном отсутствии воспроизводимого звука. Однако такие кадры дескриптора молчания передаются на уменьшенной скорости передачи кадров по сравнению с кадрами активного речевого сигнала.

Помимо кадров дескриптора молчания, в вышеописанных типах систем также необходимо передавать информацию о режиме. Однако вместо чередующейся информации о режиме, описанной выше, система может распознать появление неактивных каналов и использовать их для дальнейшего сокращения передачи информации о режиме. Например, указания режима не нужно передавать для неактивных каналов, поскольку в них отсутствуют кадры кодированного речевого сигнала. Рассмотрим случай, когда мобильная станция в текущий момент времени не передает сигнал по обратной линии связи к базовой станции, а принимает кадры речевого сигнала (или других данных) по прямой линии связи. В этом случае мобильная станция не нуждается в передаче указаний режима по обратной линии связи, а может только передавать запросы режима, связанные с передачами к ней от базовой станции по активной в текущий момент прямой линии связи. Аналогично, по активному каналу не требуется посылать запросы режима для передачи по неактивному каналу до тех пор, пока этот неактивный канал не перейдет в активное состояние. При исключении необходимости в передаче указаний режима по неактивному каналу и запросов режима по активному каналу освобожденную таким образом полосу можно использовать разными способами. Например, можно повторять запросы режима, например, на каждый переданный кадр дескриптора молчания, по неактивному каналу, а указания режима можно повторять по активному каналу, что приводит к повышению защиты канала от ошибок. Альтернативно, в неиспользуемых полях информации о режиме можно передавать другую служебную информацию.

В ситуации, когда оба канала неактивны, передачу любой информации о режиме можно временно приостановить до повторной активизации одного или обоих каналов. Соответствующая пропускная способность передачи в этом случае освобождается для других применений, например, для передачи другой служебной информации. Альтернативно, можно продолжать посылать запросы режима по неактивному каналу (каналам) в качестве указателей текущего качества канала. Затем, когда неактивный канал становится активным, эти запросы режима можно использовать для выбора соответствующего режима кодека для кодирования следующего кадра передаваемой информации.

Если запросы режима, связанные с неактивными каналами, не передаются чтобы использовать освободившиеся ресурсы для других целей, тогда, при активизации неактивного канала или каналов необходимо использовать какой-то другой способ определения, какой режим кодека следует использовать первоначально, пока принимающее устройство не начнет передавать запросы режима по другому каналу. Имеется несколько возможностей. Например, передающее устройство может использовать заранее определенный n-й самый надежный режим кодека, где n=1 подразумевает режим кодека с самой высокой степенью защиты от ошибок. Если применяется именно это решение, то в первом кадре или кадрах информации нет необходимости передавать указание режима, поскольку принимающее устройство априорно знает, какой режим используется для передачи после периода неактивности.

Другой альтернативой для выбора режима кодека после периода неактивности является использование того же режима кодека, который используется в данный момент для активного канала. Например, если мобильная станция неактивна в обратной линии связи и активна в прямой линии связи, как только она подготовит следующий кадр для передачи по каналу обратной линии связи, она может использовать тот режим кодека, который используется в данный момент для декодирования принимаемых кадров в прямой линии связи от базовой станции. Это решение базируется на признании существования определенной корреляции характеристик канала обратной линии связи и канала прямой линии связи в дуплексной паре. Как и в предыдущем варианте осуществления изобретения, принимающее устройство "знает", какой режим кодека применяется, поскольку он является тем же самым, который применялся при передаче кадров информации по другой линии связи. Вариантом такого решения является применение вместо режима, используемого в активном канале, такого режима, который на n режимов более устойчив, чем используемый в активном канале, например следующий более устойчивый режим, предполагая, что более устойчивый режим существует. Как показано на фиг.3(b), если активный канал в данный момент использует режим кодека, определяемый комбинацией кодера 62 источника и канального кодера 70 с коэффициентом С, тогда (для n=1) ранее неактивный канал для передачи первого кадра информации будет использовать следующий, более устойчивый режим кодека, определяемый кодером 64 источника и канальным кодером 72.

Еще одной альтернативой для выбора режима кодека после некоторого периода отсутствия передачи является выбор того режима, который использовался в этом канале до периода неактивности. Это решение может быть особенно полезным в ситуациях, когда условия радиоканала не подвержены быстрым изменениям. Как и в предыдущем варианте осуществления настоящего изобретения, этот способ может быть модифицирован с использованием, вместо того же ранее использованного режима кодека, на n уровней более устойчивого режима, например, следующего более устойчивого режима.

Хотя подробное описание настоящего изобретения было приведено со ссылками на несколько приведенных для примера вариантов осуществления, специалистам в данной области должно быть ясно, что возможны различные модификации без изменения сущности изобретения. Например, хотя в вышеописанных вариантах осуществления настоящего изобретения осуществляется чередующаяся передача информации о режиме после сокращения частоты изменений, можно выбрать и другие схемы передачи. Так, настоящее изобретение может быть реализовано путем передачи части информации запроса режима и информации указания режима в каждом кадре. Соответственно, настоящее изобретение определяется только прилагаемой формулой, которая включает в себя все его эквиваленты.